基于节能机制的车间调度问题研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870516-S122学科分类号：080202硕士学位论文基于节能机制的车间调度问题研究研究生姓名黄志清学科、专业机械电子工程研究方向计算机集成制造指导教师唐敦兵教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonjobshopschedulingproblemba

2、sedonenergysavingmechanismAThesisinMechanicalEngineeringByHuangZhiqingAdvisedbyProf.TangDunbingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015１Ｉ．南京航审航天乂学硕丄＇学位论义承诺书本人声明所呈交的博／硕±学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。除了文中特

3、别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可将学位论文的全部或、部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）化者溶名ｈＡ．日期：；扣南京航空航天大学硕士学位论文摘要在全球倡导保护环境、节能减排的大背景下，我国作为制造业大国，如何在制造业中实现节能减排是当前非常紧迫的课题。车间调度是一项非常

4、有效的管理节能手段，通过选择不同的加工机器、改变工序的加工次序，在不提高工艺设备要求的情况下，实现了节约能源。本文以车间调度的能耗优化为主线，分别研究了带有工艺规划的车间调度单目标优化和带有机器柔性的作业车间多目标优化问题，同时也研究了在动态环境下的柔性作业车间调度。主要研究内容阐述如下：1.对车间调度的理论进行了概述，简要介绍了车间调度的分类、特点及其优化算法。分析了车间调度中能量消耗的主要组成部分，建立了车间调度的能量模型。2.建立了带有工艺规划的车间调度问题的能量消耗模型，并提出了一种新的算法进行求解。首先，建立了以能量消

5、耗和完工时间为优化目标的数学模型。然后，提出了采用一种改进的混合模拟退火与遗传算法，并引入了回火机制来增加变异的突跳性，通过设置权重系数，建立了两个优化目标之间的关系。最后，用一组算例和其他算法进行比较，验证了本算法的可行性，并将算法运用于实际案例，证实了算法的有效性。3.研究了带有能量消耗模型的柔性作业车间多目标优化问题。首先，以能量消耗和完工时间为优化目标对问题进行了数学建模。其次，提出了一种改进的混合算法，引入粒子群算法的信息共享机制，对遗传算法的交叉算子进行了改进；用Hill函数代替传统模拟退火的温度更新函数，替代遗传算

6、法的变异模块，弥补了遗传算法容易陷入早熟收敛的不足。最终得到一组Pareto解集，提供了大量的调度方案供决策者选择。最后，分别用完全柔性和部分柔性的调度实例对算法进行验证，证明了改进算法的有效性。同时，将算法用于企业实际案例，取得了较好的效果。4.构建了车间调度加入干扰事件下的能耗消耗模型。首先，通过模拟实际车间调度生产环境，以交货期为约束条件，提出了能量消耗和完工时间为优化目标。然后，基于滚动窗口技术，用改进的算法对车间调度中发生的急件插入、机器故障等事件进行处理。最后，通过实例验证了动态策略的有效性和改进算法的可行性。关键词

7、：柔性作业车间调度，能量优化，遗传算法，模拟退火算法I基于节能机制的车间调度问题研究ABSTRACTUnderthebackgroundofprotectingenvironmentandsavingenergyoftheglobalization,itisurgentthathowtorealizeenergysavingandemissionreductionintheChinesemanufacturingindustry.Energy-efficientschedulingisaneffectivemanagements

8、trategy.Selectingdifferentprocessingmachinesandchangingprocessingsequenceoftheopearationswhilemaintaingthelevelofequipmentperforman